Determination of axial forces during the capillary breakup of liquid filaments – the tilted CaBER method
Determination of axial forces during the capillary breakup of liquid filaments – the tilted CaBER method
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液体细丝毛细管破裂过程中轴向力的测定 – 倾斜 CaBER 方法
DOI：
10.1007/s00397-012-0649-3
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发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
2.3
通讯作者：
Willenbacher N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sachsenheimer D;Hochstein B;Buggisch H;Willenbacher N
毛细管破裂拉伸流变测定 (CaBER) 是一种表征低粘度流体拉伸行为的通用方法。通常，数据评估基于轴向正应力为零的假设 ($\upsigma_{\rm zz}=0$)。在本文中，我们提出了一种简单的方法来确定轴向力，使用旋转 90° 的 CaBER 装置并分析由于重力引起的灯丝偏转。可以评估 0.1–1,000 μN 范围内的力。我们的研究包括对牛顿果糖溶液和硅油混合物（粘度范围，0.9–60 Pa s）和弱粘弹性聚环氧乙烷（PEO，g/mol）溶液的实验研究，覆盖浓度范围从c≈c*（临界重叠浓度）到c>ce（缠结浓度）。 Papageorgiou 对毛细管细化期间牛顿流体中应力比 $\upsigma_{\rm zz}/\upsigma_{\rm rr}$ 的解得到了实验证实，但如果超过了 PEO 解，则弱粘弹性流体中轴向应力消失的广泛接受的假设对于 PEO 解来说并不满足。
The capillary breakup extensional rheometry (CaBER) is a versatile method to characterize the elongational behavior of low-viscosity fluids. Commonly, data evaluation is based on the assumption of zero normal stress in axial direction ($\upsigma_{\rm zz}=0$). In this paper, we present a simple method to determine the axial force using a CaBER device rotated by 90° and analyzing the deflection of the filament due to gravity. Forces in the range of 0.1–1,000 μN could be assessed. Our study includes experimental investigations of Newtonian fructose solutions and silicon oil mixtures (viscosity range, 0.9–60 Pa s) and weakly viscoelastic polyethylene oxide (PEO,g/mol) solutions covering a concentration range fromc≈c* (critical overlap concentration) up toc>ce(entanglement concentration). Papageorgiou’s solution for the stress ratio $\upsigma_{\rm zz}/\upsigma_{\rm rr}$ in Newtonian fluids during capillary thinning is experimentally confirmed, but the widely accepted assumption of vanishing axial stress in weakly viscoelastic fluids is not fulfilled for PEO solutions, ifceis exceeded.
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